965 MPa级低合金Cr-Mo-V钢调质工艺优化实验研究

王景琨, 樊湘芳*, 李端正, 赵健明, 王 浩

(1.南华大学 机械工程学院,湖南 衡阳 421001;2.衡阳华菱钢管有限公司,湖南 衡阳 421001)

0 引 言

油套管对维持油井运行生产具有十分重要的作用，随着石油资源需求的不断增加，石油天然气勘探开发开始转向一些环境恶劣的地方，开采难度越来越大，对油套管的强度、韧性等使用性能要求更高[1-2]。低合金Cr-Mo-V系列钢因具有优良的性能，被广泛作为石油套管材料应用于环境恶劣地方[3]。通过研究热处理过程中Cr-Mo-V钢微观组织特征对力学性能的影响，优化工艺参数可以使低合金Cr-Mo-V钢获得优良的强韧性组合[4-7]。本文对965 MPa级低合金Cr-Mo-V钢调质工艺进行优化实验，最大程度地挖掘其潜在性能，提高油井套管使用年限，以满足不同工作环境下油气田对高性能钢管的需求。

1 实验材料及方法

实验材料以轧制态低合金Cr-Mo-V钢为对象，化学成分如表1所示。根据化学成分经模拟计算[8-9]，得到材料的固态相变临界点为：Ac3=850 ℃，Ac1=761.5 ℃，Bs=602.6 ℃，Ms=402 ℃，Mf=291.2 ℃。为探究调质(淬火+高温回火)工艺参数对Cr-Mo-V钢力学性能的影响，根据实际生产经验，选择以淬火温度、淬火保温时间、回火温度和回火时间为因素，每个因素取三个水平制定正交实验，如表2所示。用KSW-4D-11电阻炉进行调质处理，用WAW-300万能实验机进行拉伸实验和JBZ-300B冲击实验机进行低温冲击实验，用DM 600M金相显微镜和JSM-IT100扫描电子显微镜观察微观组织形貌。

表1 实验材料的化学成分

表2 正交实验因素水平表Table 2 Factors and levels of the orthogonal test tables

2 实验结果及分析

2.1 正交实验与极差分析

采用正交实验表L9(34)进行实验，取试验后样品制成标准样后进行力学性能检测，在0 ℃环境下冲击实验做三次取其平均值，具体实验方案和检测结果如表3所示。……